Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Термопластичное формование
Для формования кварцевой керамики могут быть применены методы горячего литья из термопластичных суспензий и термопластичного прессования с использованием в качестве связки кремнеорганических смол.
Изучение условий горячего литья кварцевой керамики было проведено на порошках кварцевого стекла с удельной поверхностью 8000—10000 см2/г, полученных сухим помолом1. Известно, что наличие даже небольшой влажности порошков существенно увеличивает количество связки, необходимое для получения текущих суспензий [159—161].
Порошок кварцевого стекла на протяжении 2 ч смешивали с олеиновой кислотой, содержание которой варьировалось в пределах 0,2—1,0%, после чего готовили термопластичные суспензии с применением связки на основе парафина и воска [151 —161]. Минимальное содержание ее в зависимости от содержания кислоты составляло 12—?16%. Было установлено, что термопластичные суспензии обладают определенным пределом текучести, тиксотропным характером течения и характеризуются как бингамоские дисперсные системы. При этом суспензии с содержанием 0,7—1,0% олеиновой кислоты обла-
1 Исследования проведены автором совместно с Р. Г. Макареи-ковой.
146
Дают наибольшей текучестью при равном содержании связки.
На рис. 74 показано реологическое поведение термопластичной суспензии кварцевого стекла. Как следует из рис. 74, в области изученных напряжений сдвига ее вяз-
0 1300 2Б00 3900 5200 0 1300 2600 3900 5200
Р,дин-см~г
Рис. 74. Зависимость скорости сдвига (а) и вязкости (б) от напряжения сдвига термопластичной суспензии кварцезого стекла с содержанием связки 15% при темлературе 70°С
кость падает в 30 раз. Прочность отливок при изгибе в холодном состоянии находилась в пределах 40—50 кгс/см2.
Выжигание связки осуществлялось по общепринятым режимам. Пористость полуфабриката после выжигания связки, определяемая ее содержанием, была значительно большей, чем при шликерном литье, и находилась в пределах 27—36%. Спекание осуществлялось при температурах 1250—1300°С. В отличие от высокоплотных шли-керных отливок, спекающихся при этих температурах до пористости 2—7%, пористость керамики, полученной термопластичным литьем, составила 10—15%.
В последнее время проведен целый ряд работ [35, 162—163]* по формованию некоторых видов керамики с использованием в качестве связки кремнеорганических смол. Преимуществом такого метода формования является возможность уменьшения усадок при обжиге и высокая прочность отформованного полуфабриката, позволяющая осуществлять механическую обработку до обжига. Согласно данному методу, керамический порошок
* Пат. (США), № 3116157, 1960; № 3549Э93, 1966.
147
смешивается с растворенной смолой (с добавкой катализатора), затем полученная смесь подвергается испарению до полутвердого состояния и прессованикГв пресс-формах с электрическим подогревом [35]. Указывается [162], что оптимальным при термопластичном прессовании являются параметры: давление 210—350 кгс/см2, температура 160—190°С. При температуре около 50О°С кремнеорганическая смола превращается в аморфный кремнезем.
В работе [35] при получении кварцевой керамики методом термопластичного прессования были использованы две термореактивные кремнеорганические смолы на основе метилбутилового эфира, в качестве катализатора применяли триэтиламин. Смолы в процессе разложения давали выход аморфного кремнезема в пределах 78— 80%. Содержание связки варьировали в пределах 10— 24%. Отмечается исключительно высокая прочность полуфабриката до обжига (оИзг~200 кгс/см2). Температура обжига достигала 1200—1400°С. Пористость образцов после обжига при 600°С (после разложения смолы) составляла 17—22%. В данной работе были отмечены низкие значения прочности обожженных образцов, что связывается с появлением при обжиге кристобалита. Данный метод представляет несомненный интерес и нуждается в более детальном изучении.
Электрофоретическое формование
В работе [81] была изучена возможность электрофо-ретического формования кварцевой керамики. В качестве исходных при этом были приняты высокоплотные суспензии, позволяющие получать при обычном шликер-ном литье высокую плотность отливок.
Было установлено (см. рис. 21), что стабилизация суспензий кварцевого -стекла посредством механического перемешивания равным образом влияет на плотность полуфабриката, отформованного как обычным шликер-ным литьем, так и методом электрофореза. При этом значения ротл для электрофореза равны или несколько выше (в частности, на первой стадии стабилизации суспензий). Кроме того, если скорость шликерного литья по мере стабилизации суспензий замедляется, то на скорость электрофоретического формования она не влияет {см. рис. 53). Если при шликерном литье с увеличением
148
толщины отливки скорость литья резко замедляется, то в случае электрофоретического формования она постоянна, что установлено при толщине отливки до 60 мм. За счет этого формовка электрофорезом по сравнению со шликерным литьем ускоряется в 5—10 раз при толщине отливки 5 мм и в 30—60 раз при толщине 25 мм.
